【摘要】：SDN (Software Defined Networking,軟件定義網(wǎng)絡(luò))成為未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要方向之一,核心思想是實現(xiàn)控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離以及開放的可編程性,并不斷優(yōu)化和重構(gòu)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。SDN可靠性問題是SDN發(fā)展過程中的核心問題之一,其工作目標(biāo)是在不可避免的網(wǎng)絡(luò)故障中,盡可能減小網(wǎng)絡(luò)故障帶來的網(wǎng)絡(luò)性能影響。在現(xiàn)有SDN可靠性問題研究中,存在故障通信空白期長、故障原因多樣化、域內(nèi)域間可靠性和故障恢復(fù)信息更新可靠性等多方面挑戰(zhàn)。本文在對現(xiàn)有研究工作中存在的不足點和挑戰(zhàn)展開深入的分析后,并將目前數(shù)據(jù)中心等SDN場景中廣泛應(yīng)用的軟件交換機(jī)OVS (Open vSwitch,軟件交換機(jī))作為架構(gòu)基礎(chǔ),最終形成了基于OVS的SDN可靠性解決方案,本文主要的創(chuàng)新點如下:1)提出基于OVS的SDN域內(nèi)可靠性機(jī)制。本文通過拓展OpenFlow連接狀態(tài)匹配域,實現(xiàn)數(shù)據(jù)包在控制鏈路的不同連接狀態(tài)下狀態(tài)匹配功能,從而使得交換機(jī)快速感知故障并及時平滑切換至災(zāi)備狀態(tài);此外,本文在OpenFlow中拓展自學(xué)習(xí)動作,不僅將一些基本的學(xué)習(xí)與轉(zhuǎn)發(fā)功能在數(shù)據(jù)層面高效執(zhí)行,減小控制器負(fù)載與延遲,而且保障在網(wǎng)絡(luò)在控制器不可用場景下的基本通信功能。該方案不僅提高SDN域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)可靠性,而且創(chuàng)造性的設(shè)計符合SDN思想,保留SDN的可拓展性和靈活性。2)提出基于OVS的SDN域間可靠性機(jī)制�；谟騼�(nèi)設(shè)計的狀態(tài)匹配機(jī)制,本文另外設(shè)計了轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制和控制協(xié)同等機(jī)制。采用這些機(jī)制,本文從數(shù)據(jù)包入域和出域兩個維度,巧妙的解決SDN控制器失效場景下的數(shù)據(jù)包跨域可靠性問題。3)提出基于OVS的故障恢復(fù)的信息更新保障機(jī)制。本文分別從控制器信息更新和交換機(jī)信息更新兩個層面,利用設(shè)計的信息更新保障機(jī)制,解決了故障恢復(fù)后等出現(xiàn)的流表、拓?fù)湫畔⒌倪^期和老化等問題。4)為了證明設(shè)計方案的可行性,本文基于OVS對各個機(jī)制模塊化,并詳細(xì)描述其實現(xiàn)思路。為了進(jìn)行性能評估,本研究開展多組實驗進(jìn)行驗證分析,實驗結(jié)果表明,無論是域內(nèi)還是域間,控制器失效時的故障切換時間保持在100ms級別,丟包率低且具有較為平穩(wěn)的吞吐量。因此,本文設(shè)計方案相比傳統(tǒng)方案,可以大大減小控制器不可用等故障帶來的網(wǎng)絡(luò)影響,提高了 SDN的網(wǎng)絡(luò)可靠性。
[Abstract]:The definition of network by SDN (Software Defined Networking, software has become one of the important directions of network development in the future. The core idea is to realize the separation of control and forwarding and open programmability. And continuously optimizing and reconstructing the existing network. SDN reliability problem is one of the core problems in the development of SDN. Its goal is to minimize the network performance impact caused by the network failure in the inevitable network failure. In the existing research of SDN reliability, there are many challenges such as long gap period of fault communication, diversification of fault causes, inter-domain reliability and reliability of fault recovery information update. After deeply analyzing the shortcomings and challenges in the existing research work, this paper takes the OVS (Open vSwitch, software switch, which is widely used in the current data center and other SDN scenarios, as the foundation of the architecture. Finally, the SDN reliability solution based on OVS is formed. The main innovation of this paper is as follows: 1) A new reliability mechanism in SDN domain based on OVS is proposed. In this paper, we extend the OpenFlow connection state matching domain to realize the state matching function of the data packet in different connection states of the control link, so that the switch can quickly perceive the fault and switch smoothly to the disaster preparedness state in time. In this paper, we extend the self-learning action in OpenFlow, not only carry out some basic learning and forwarding functions efficiently at the data level, reduce the load and delay of the controller, but also guarantee the basic communication function of the network in the scenario where the controller is not available. This scheme not only improves the network reliability in SDN domain, but also creatively designs in line with the SDN idea, keeping the expansibility and flexibility of SDN. 2) A OVS based interdomain reliability mechanism for SDN is proposed. Based on the state matching mechanism designed in the domain, the forwarding mechanism and control cooperation mechanism are also designed in this paper. Using these mechanisms, this paper proposes an information update guarantee mechanism for fault recovery based on OVS from the two dimensions of data packet entry and outfield, and skillfully solves the packet cross-domain reliability problem in the failure scenario of SDN controller. In this paper, from the two levels of controller information update and switch information update, the flow table after fault recovery is solved by using the designed information update safeguard mechanism. In order to prove the feasibility of the design scheme, this paper modulates each mechanism based on OVS, and describes its implementation idea in detail. In order to evaluate the performance of the controller, a number of experiments are carried out to verify and analyze the performance. The experimental results show that the failover time of the controller is maintained at the 100ms level when the controller fails, whether within or between domains. Low packet loss rate and relatively stable throughput. Therefore, compared with the traditional scheme, the proposed scheme can greatly reduce the network impact caused by the non-availability of controller and improve the network reliability of SDN.
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.0

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3 向曉明;歐陽建權(quán);操璐;;基于Linux的802.11b WLAN捕包解析器的設(shè)計[A];虛擬運營與云計算——第十八屆全國青年通信學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2013年

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3 ;ICP升級信息集成凸現(xiàn)[N];科技日報;2000年

4 記者 王光耀;上海基礎(chǔ)地理信息更新全面提速[N];中國測繪報;2003年

5 福州大學(xué)副校長 “數(shù)字福建”專家委員會主任 王欽敏;數(shù)字化建設(shè)應(yīng)把握六大要點[N];通信信息報;2002年

6 本報記者 李繼學(xué);信息大整合,助力社保工作再上臺階[N];中國財經(jīng)報;2011年

7 韓韞超;“煎餅人”：游走在信息饑渴與追逐中[N];工人日報;2012年

8 沈建苗編譯;如何為WAN實施QoS？[N];計算機(jī)世界;2004年

9 實習(xí)記者 馮君;信息更新不及時將進(jìn)“黑名單”[N];政府采購信息報;2008年

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9 史湘君;功耗有效的路由器節(jié)能調(diào)度核心算法研究[D];北京理工大學(xué);2015年

10 范康;云環(huán)境下適用于FWaaS的并行防火墻方案研究與設(shè)計[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

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本文編號：2260936